Thermo Scientific NanoDrop One là một máy đo quang phổ lý tưởng để đánh giá hạt nano vàng và phổ SPR với tốc độ tối ưu, độ nhạy và độ chính xác vượt trội.

[foxtoc]

Giới thiệu máy quang phổ UV-Vis NanoDrop One

Các hạt nano vàng đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy nhiều ứng dụng y sinh, bao gồm chẩn đoán phân tử, vận chuyển thuốc nhắm mục tiêu, vận chuyển axit nucleic và liệu pháp quang nhiệt. Với đặc tính quang học độc đáo, khả năng tương thích sinh học tốt (như độc tính thấp và phản ứng miễn dịch thấp), cùng với tính dễ dàng trong việc tổng hợp đã giúp hạt nano vàng nhanh chóng được ứng dụng rộng rãi trong các nghiên cứu y sinh.

Có lẽ đặc điểm quan trọng nhất của hạt nano vàng là cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR). SPR là sự dao động tập thể của các electron trên bề mặt hạt nano vàng khi chúng được chiếu xạ bằng ánh sáng. Thuộc tính SPR này phụ thuộc vào kích thước, hình dạng của hạt nano vàng, và môi trường keo xung quanh. Ví dụ, hạt nano vàng có đường kính 13 nm, khi lơ lửng trong nước, có bước sóng cộng hưởng cực đại khoảng 520 nm. Các đặc tính SPR này có thể được tận dụng để xác định đặc tính của mẫu, đặc biệt là để đánh giá nồng độ các hạt nano vàng trong huyền phù. Mật độ quang của mẫu tại bước sóng cộng hưởng cực đại có thể liên quan trực tiếp đến nồng độ hạt thông qua Định luật Beer.

Máy quang phổ UV-Vis truyền thống với chiều dài đường truyền 1 cm thường được sử dụng để đo mật độ quang của hạt nano vàng. Tuy nhiên, phương pháp này có một số nhược điểm như sau:

• Chiều dài đường truyền cố định làm giới hạn phạm vi tuyến tính của thiết bị. Do đó, cần pha loãng mẫu hạt nano vàng đậm đặc sao cho hệ số hấp thụ của mẫu có thể nằm trong phạm vi tuyến tính của máy đo quang phổ. Điều này làm tăng khả năng phép đo không chính xác do lỗi trong quá trình sử dụng pipet. 
• Yêu cầu thể tích mẫu lớn (từ 0,5 mL đến 3 mL): hạt nano vàng tổng hợp đã được điều chỉnh gắn nhóm chức liên kết trên bề mặt thường không đáp ứng được yêu cầu này.

Máy quang phổ UV-Vis Thermo Scientific™ NanoDrop™ One là công cụ lý tưởng để định tính và định lượng các chế phẩm hạt nano vàng nhờ khả năng khắc phục những nhược điểm đã nêu. Thiết bị này sử dụng các đường truyền ngắn, có thể điều chỉnh (0,03–1,0 mm), cho phép đo các chế phẩm hạt nano vàng có nồng độ cao mà không cần pha loãng. Hơn nữa, máy quang phổ NanoDrop™ One thực hiện các phép đo với thể tích mẫu tối thiểu (1-2 μL), giúp các nhà nghiên cứu giữ lại phần lớn chế phẩm hạt nano vàng cho các ứng dụng tiếp theo.

Quy trình thí nghiệm so sánh phép đo giữa NanoDrop One và máy quang phổ UV-Vis truyền thống

Quy trình tổng hợp nano vàng

Hạt nano vàng được tổng hợp theo phương pháp Frens, sử dụng vàng clorua hòa tan trong nước khử ion (DI):

• Bước 1: Dung dịch vàng clorua được đun sôi dưới điều kiện hồi lưu, sau đó thêm natri citrat vào khi khuấy mạnh trong 15 phút, làm màu chuyển từ vàng nhạt sang đỏ đậm.
• Bước 2: Hạt nano vàng sau khi tổng hợp được lọc để tinh chế, và đường kính 13 nm của chúng được đo bằng kính hiển vi điện tử Zeiss LIBRA 120.
• Bước 3: Mật độ quang (OD) của hạt được xác định tại bước sóng SPR cực đại (521 nm) và nồng độ tính bằng Định luật Beer, cho thấy mẫu ban đầu có nồng độ 12 nM.
• Bước 4: Ly tâm hạt ở 12000 xg trong 5 phút và pha loãng để tạo các mẫu có nồng độ từ 150 nM đến 10 nM.

Đặc tính SPR của các mẫu hạt nano vàng được đánh giá bằng cả máy quang phổ truyền thống và máy quang phổ NanoDrop One.

• Hạt nano vàng được pha loãng 100 lần trong nước khử ion trước khi đo SPR bằng máy quang phổ truyền thống; không cần pha loãng cho phân tích bằng NanoDrop One.
• Mỗi lần đo trên NanoDrop One, 2 μL mẫu được đặt trực tiếp lên bệ mẫu sạch, và sử dụng tùy chọn chiều dài đường truyền tự động trong phần mềm NanoDrop One.

Phổ UV-Vis và đường cong tiêu chuẩn tương quan với SPR đỉnh với nồng độ của hạt nano vàng

Phổ UV-Vis và đường cong tiêu chuẩn tương quan với SPR đỉnh với nồng độ của hạt nano vàng được đo bằng Máy đo quang phổ NanoDrop One lần lượt được thể hiện trong Hình 1A và 1B. Như được hiển thị trong Hình 1B, mật độ quang của hạt nano vàng ở đỉnh SPR tương quan tuyến tính với nồng độ hạt nano vàng trong phạm vi từ 10 nM đến 150 nM với giá trị R² là 0,9996. Các phép đo của thiết bị rất chính xác, vì độ lệch chuẩn cho phép đo ba lần của tất cả các mẫu nằm trong khoảng 1% giá trị độ hấp thụ tương ứng ở mỗi nồng độ. Các phép đo quang phổ do máy NanoDrop One tạo ra có khả năng tái lập cao khi sử dụng thể tích nhỏ 2 μL và thiết bị này có thể được sử dụng để đánh giá một cách đáng tin cậy nồng độ của hạt nano vàng đường kính 13 nm lên đến 150 nM mà không cần bất kỳ sự pha loãng nào.

Hình 1. (A) Phổ UV-Vis của hạt nano vàng 13 nm ở nồng độ từ 10 nM đến 150 nM, được đo trên máy quang phổ NanoDrop One. (B) Mật độ quang của hạt nano vàng ở bước sóng 521 nm được đo bằng máy đo quang phổ NanoDrop One được vẽ đồ thị so với nồng độ đã biết, cho thấy mối quan hệ tuyến tính trên phạm vi lớn từ 10 nM đến 150 nM với giá trị R² hoặc 0,9996. n=3. 

Kết luận: Thermo Scientific NanoDrop One

Thermo Scientific™ NanoDrop™ One là một máy đo quang phổ lý tưởng để đánh giá hạt nano vàng và phổ SPR với tốc độ tối ưu, độ nhạy và độ chính xác vượt trội. Máy quang phổ này vượt trội so với các máy quang phổ truyền thống nhờ khả năng phân tích với lượng mẫu tối thiểu và phần mềm thân thiện với người dùng, cho phép thực hiện các phép tính tùy chỉnh. Mặc dù trong thí nghiệm này chỉ đánh giá hạt nano vàng có kích thước 13 nm, máy NanoDrop One cũng có khả năng phân tích nhanh chóng và chính xác SPR cũng như nồng độ của các hạt nano vàng với đường kính khác nhau.

Nguồn tham khảo

1. Frens, G., Controlled Nucleation for the Regulation of the Particle Size in Monodisperse Gold Suspensions. Nature Physical Science 1973, 241, 20.
2. Kapadia, C. H., Melamed, J. R., & Day, E. S. (2023). Quantification of gold nanoparticle concentration using UV-Vis absorbance. Thermo Fisher Scientific.